CN104221283A - 根据多尔蒂原理的准宽带放大器 - Google Patents

Abstract

一种放大器，具有：第一放大器电路(16)、第二放大器电路(17)、混合式耦合器电路(18)、和终端(1)。混合式耦合器电路(18)具有输出端口(13)和隔离端口(12)。终端(1)被连接到混合式耦合器电路(18)的隔离端口(12)。终端(1)包括：第一开关(30)、第一电容器(37)和第一电感(31，32，33)。

Description

根据多尔蒂原理的准宽带放大器

技术领域

本发明涉及放大器，尤其是多尔蒂(Doherty)放大器。

背景技术

多尔蒂放大器通常被用来构建具有高效率和高线性度的高频放大器。

根据欧洲专利EP 1 609 239 B1，已知一种多尔蒂放大器通过终止3dB耦合器的解耦端子(通常采用具有给定长度的短路或者开路线路的系统波阻抗终止)，利用3dB耦合器同时作为用于主放大器的阻抗变压器和作为用于主放大器和辅放大器的功率组合器。在该专利中所示的布置具有的缺点是：频率变化不能超出常规的多尔蒂带宽，低损耗线路所需的空间较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高效率和高线性度的高频放大器，该高频放大器所需的空间小且同时允许电路构造上的高的灵活性。

根据本发明，通过独立权利要求1、7和11的特征，实现本发明的目的。有利的进一步的进展构成回引这些独立权利要求的从属权利要求的主题。

根据本发明的放大器包括：第一放大器电路，第二放大器电路，混合式耦合器电路和终端。混合式耦合器电路包括输出端口和隔离端口。在本文中，终端被连接到混合式耦合器电路的隔离端口。终端包括第一开关、第一电容器和第一电感。因此，实现了终端的频率响应的可调性。

优选地，第一开关将第一电容器选择性地连接到第一电感。因此，终端的频率响应的可调性被进一步改善。

终端优选地包括第二电容器或者第二电感。如果终端提供至少两个电容器，则在各个情况下，第一开关优选地将电容器中的一个电容器选择性地连接到第一电感。如果终端提供至少两个电感，则在各个情况下，第一开关优选地将电感中的一个电感选择性地连接到第一电容器。以该方式，可以实现终端的频率响应的可调性的进一步改善。

终端优选地提供被直接连接到隔离端口的第二开关和第三电容器或第三电感。第二开关然后将隔离端口选择性地连接到第一电感或者第一电容器。通过该方案也可以改善终端的频率响应的可调性。

终端优选地提供第二电容器、第二开关和第三电容器。第三电容器和第二开关然后被直接连接到隔离端口。第一电感然后被连接到第二开关的远离隔离端口的端子。在该情况下，第一开关被连接到第一电感的远离第二开关的终端。第一电容器和第二电容器然后被连接到第一开关的远离第一电感的端子。以该方式可以实现特别有利的频率响应。

终端优选地提供第二电感、第二开关和第三电感。第三电感和第二开关然后被直接连接到隔离端口。在该情况下，第一电容器被连接到第二开关的远离隔离端口的端子。第一开关然后被连接到第一电容器的远离第二开关的端子。在该情况下，第一电感和第二电感被连接到第一开关的远离第一电容器的端子。采用该替选例，也可以实现特别有利的频率响应。

根据本发明的替选放大器包括第一放大器电路、第二放大器电路、混合式耦合器电路和终端。混合式耦合器电路包括输出端口和隔离端口。终端被连接到混合式耦合器电路的隔离端口。终端包括第一欧姆电阻器和第一电容器和/或第一电感。第一欧姆电阻器和第一电容器分别串联连接到第一电感。因此，可以调整终端的另外的衰减。

优选地，终端提供第一电感、第二电感、第一电容器和第二欧姆电阻器。第一电容器和第一电感然后被连接到隔离端口。第二电感然后被连接到第一电容器的远离隔离端口的端子。第一欧姆电阻器然后被串联连接到第一电感。在该情况下，第二欧姆电阻器被串联连接到第二电感。因此，可以特别精确地调整终端的衰减。

优选地，终端包括第一电感、第二电感、第一电容器、第二欧姆电阻器和第三欧姆电阻器。第一电容器和第一电感然后被连接到第三欧姆电阻器，该第三欧姆电阻器被连接到隔离端口。第二电感然后被连接到第一电容器的远离隔离端口的端子。在该情况下，第一欧姆电阻器被串联连接到第一电感。在该情况下，第二欧姆电阻器被串联连接到第二电感。第三欧姆电阻器然后被串联连接到第一电容器。采用该结构，可以特别精确地调整衰减。

可替选地，终端提供第一电感、第一电容器、第二电容器和第二欧姆电阻器。第一电容器和第一电感然后被连接到隔离端口。第二电容器然后被连接到第一电感的远离隔离端口的终端。在该情况下，第一欧姆电阻器被串联连接到第一电容器，而第二欧姆电阻器被串联连接到第二电容器。采用该结构，也可以精确地调整衰减。

根据本发明的另一替选放大器包括：第一放大器电路、第二放大器电路、混合式耦合器电路和终端。混合式耦合器电路包括输出端口和隔离端口。终端被连接到混合式耦合器电路的隔离端口。在本文中，终端提供第二混合式耦合器电路。因此，通过混合式耦合器电路可以调整终端的频率响应。

第二混合式耦合器电路优选地在隔离端口处被第一电容器终止，该第一电容器尤其优选为具有可调电容的电容器。第二混合式耦合器电路优选地在输出端口处被电容器终止，该电容器尤其优选为具有可调电容的电容器。以该方式，可以特别精确地调整终端的频率响应。

第二混合式耦合器电路在输入端子处被终止，优选地被电容器终止，尤其优选地被具有可调电容的电容器终止。以该方式获得了频率响应的可调性的进一步改善。

第二混合式耦合器电路优选地体现为充当可调移相器。因此，可以特别精确地调整频率响应。

附图说明

在下文中，基于附图通过示例描述本发明，在附图中呈现出本发明的有利的示例性实施方式。这些附图示出：

图1是示例性多尔蒂放大器，且不具有隔离端口和输出端口的电路配置；

图2是根据本发明的放大器的终端的第一示例性实施方式；

图3是根据本发明的放大器的终端的第二示例性实施方式；

图4是根据本发明的放大器的终端的第三示例性实施方式；

图5是根据本发明的放大器的终端的第四示例性实施方式；

图6是根据本发明的放大器的终端的第五示例性实施方式；

图7是根据本发明的放大器的终端的第六示例性实施方式；

图8是根据本发明的放大器的终端的第七示例性实施方式；

图9是根据本发明的放大器的终端的第八示例性实施方式；

图10是根据本发明的放大器的终端的第九示例性实施方式。

具体实施方式

首先，参考图1解释多尔蒂放大器的结构和常用功能。然后，在图2至图10中在根据本发明的放大器的终端的结构和功能方面呈现了它们的示例性实施方式。在类似的附图中，在某些情况下相同元件的介绍和描述不再重复。

图1示出示例性多尔蒂放大器。功率分配器15包括两个输入端子10和11。输入信号可以被送至第一输入端子10。第二输入端子11被电阻器19和接地端子20终止。此外，第一放大器电路16和第二放大器电路17被连接到功率分配器15。这些放大器电路根据多尔蒂原理形成主放大器和辅放大器。这些放大器电路16、17的输出端被连接到混合式耦合器电路18。在本文中混合式耦合器电路包括隔离端口12和输出端口13。此处示出两个没有电路配置的连接。在应用中，在输出端口处输出得到的放大的信号。在本文中，隔离端口12被终止。参考图2至图10，通过示例示出多个用于终止该连接的电路。

待放大的信号被提供到功率分配器15的输入端口10。功率分配器15在两个放大器电路16、17之间分裂该信号，这两个放大器电路16、17根据多尔蒂原理将信号放大。放大的信号通过混合式耦合器电路18在其输出端口13处被组合。通过混合式耦合器电路18的隔离端口12的电路配置，实现了具有给定频率的混合式耦合器电路18的最佳终端。

图2详细示出根据本发明的第一放大器电路。此处示出的视图对应于图1的隔离端口12的电路配置。被连接到隔离端口12的整个电路被指定作为终端1。电容器37被直接连接到隔离端口12。连接到电容器37的是开关30，开关30在电感31、电感32和电感33之间切换。在本文中各个电感31至电感33被连接到接地端子34至接地端子36。在本文中电感31至电感33提供不同的值。此处示出的电路允许精确调整终端1的频率特征。

在图3中，示出隔离端口12的另一终端2。电感47被直接连接到隔离端口12，且该电感47被连接到开关40。在本文中，在该示例性实施方式中，开关40体现为在三个电容器41-43之间的开关，这三个电容器41-43分别被连接到接地端子44至接地端子46。在本文中，电容器41至电容器43提供不同的电容。因此，此处也可以精确地调整终端2的频率特征。当然，也可以存在仅两个或者多于三个的电容器。

图4示出根据本发明的放大器电路的第三示例性实施方式。此处同样地，示出用于连接到隔离端口12的终端3。被连接到接地端子59a的电容器59被直接连接到隔离端口12。而且，开关58被直接连接到隔离端口12，且该开关58被连接到电感57。电感57的远端依次被连接到开关50，在该示例性实施方式中，该开关50在三个电容器51-53之间切换。在本文中，电容器51至电容器53分别被连接到接地端子54至接地端子56且提供不同的值。如果开关58被设置在打开位置，则仅电容器59被连接到隔离端口12。然而，如果开关58关闭，则可以通过开关50在电容器51至电容器53之间切换。以该方式，可以非常精确地调整终端3的频率特征。具体地，采用开关58，可以将多个部件与电路分开，由此实现非常高的质量。当然，也可以存在仅两个或者多于三个的电容器。

代替开关50，此处可以使用切换矩阵，该切换矩阵允许多个路径的同时切换。因此，采用该切换矩阵，0至3个电容器51-53可以被连接到电感57。因此，还可以想到使用大量的路径以及电容器。通过使用该切换矩阵，单独的电容器不再需要提供不同的值。因此，电容器51-53中的一个或多个电容器可以提供相同的值。

当然，所述切换矩阵还可以用在替选的示例性实施方式中，其中，电感57由电容器来代替，且其中，电容器51至电容器53由电感来代替。还可以使用这样的切换矩阵来代替在图2和图3中示出的示例性实施方式中的常规转换开关30和40。

本文中的前述示例性实施方式的所有开关可以实现为PIN二极管开关。在本文中，PIN二极管被用作串联元件。PIN二极管的两个端子通过电感被连接到控制端子。控制相应的PIN二极管开关的直流电压控制信号被连接到控制端子。电感通过控制端子防止高频信号的泄漏。可替选地，开关可以实现为高频继电器或者机械开关或者焊桥。不同名称的开关类型也可以在一个电路内组合。

图5示出根据本发明的放大器电路的第四示例性实施方式。此处同样地，示出仅一个用于连接到图1的隔离端口12的终端4。欧姆电阻器60被直接连接到隔离端口12，该欧姆电阻器60被串联连接到电容器61，电容器61依次被连接到接地端子62。通过欧姆电阻器可以另外生成终端4中的衰减。因此，采用同时衰减可以实现电容性能。

图6示出根据本发明的放大器电路的第五示例性实施方式。此处同样地，示出仅一个待连接到图1的隔离端口12的终端5。欧姆电阻器70被直接连接到隔离端口12，该欧姆电阻器70被连接到可调电感71。此处，可替选地，还可以使用固定的电感71。在电感71的远端处，电感71依次被连接到接地端子。通过该方式，此处采用同时衰减可以实现电感性能。

而且，为了实现频率响应较好的可调性，较高阶的滤波器可以用作终端。因此，图7示出根据本发明的具有这样的滤波器的放大器电路的第六示例性实施方式。此处同样地，依次示出仅一个待连接到隔离端口12的终端6。电容器80作为串联元件被直接连接到隔离端口12。在替选实施方式中，电容器80的远离隔离端口12的端子可以通过开关被连接到另外的接地端子。电感82和电感85被用作横向元件。在本文中，电感82被直接连接到隔离端口12。在电感82的远端处，电感82被连接到欧姆电阻器83，该欧姆电阻器83依次被连接到接地端子84。电感85被连接到电容器80的接地端子。在电感85的远端处，电感85通过欧姆电阻器86依次被连接到接地端子87。采用此处示出的PI元件，可以非常精确地调整频率响应。另外，通过欧姆电阻器可以实现衰减。

图8示出根据本发明的放大器电路的第七示例性实施方式。此处，依次示出仅一个待连接到图1的隔离端口12的终端7。该示图基本上对应于图7的示图。在本文中，电感90被用作串联元件。此处同样地，在替选实施方式中，电感90的远离隔离端口12的端子可以通过开关被连接到另外的接地端子。电容器92和电容器95通过欧姆电阻器93和欧姆电阻器96被连接到接地端子94和接地端子97，该电容器92和电容器95被用作横向元件。在本文中，电容器92被连接到隔离端口12。相应地，电容器95被连接到电感90的接地端子。

此外，图9示出根据本发明的放大器电路的第八示例性实施方式。此处同样地，示出了仅一个用于图1的隔离端口12的电路配置的终端8。此处所示的示图基本上对应于图7的示图。因此，由电容器101和两个电感103、106构成的PI元件同样被连接到隔离端口12。然而，PI元件通过欧姆电阻器100被连接到隔离端口12。此处同样地，还可以想到：通过开关将接地端子连接到电容器101的远离隔离端口的端子。接地端子105和接地端子108对应于图7的接地端子84和接地端子87。欧姆电阻器104和欧姆电阻器107对应于图7的欧姆电阻器83和欧姆电阻器86。通过欧姆电阻器100可以实现进一步改善的衰减。

图10示出根据本发明的放大器电路的第九示例性实施方式。此处同样地，示出仅一个待连接到图1的隔离端口12的终端9。在本文中，终端9包括混合式耦合器110，该混合式耦合器110采用输入端子被连接到隔离端口12。另一输入端子通过电容器115被连接到接地端子116。混合式耦合器110的输出端口通过可调电容器111和可调电容器113被连接到接地端子112和接地端子114。通过可调电容器111和可调电容器113可以调整精确的频率响应。因此，混合式耦合器在此处被用作可变移相器。

本发明不限于所列举的示例性实施方式。在本文中，所有的固定的电感、电容器和欧姆电阻器都可以单独地体现为可调的。在通过调整元件的各个情况下，还可以想到机械可调性。而且，还可以想到，示出为可调的所有部件可以仅用固定值的部件代替。这实现了较简单的制造且降低成本。在本发明的范围内，所有的上述特征或者在附图中示出的特征可以彼此任意地组合。

Claims (14)

1.一种放大器，所述放大器具有第一放大器电路(16)、第二放大器电路(17)、混合式耦合器电路(18)和终端(1，2，3)，

其中，所述混合式耦合器电路(18)提供输出端口(13)和隔离端口(12)，以及

其中，所述终端(1，2，3)被连接到所述混合式耦合器电路(18)的所述隔离端口(12)，

其特征在于：

所述终端(1，2，3)提供第一开关(30，40，50)、第一电容器(37，41，42，43，51，52，53)和第一电感(31，32，33，47，57)。

2.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于：

所述第一开关(30，40，50)将所述第一电容器(37，41，42，43，51，52，53)选择性地连接到所述第一电感(31，32，33，47，57)。

3.根据权利要求1或2所述的放大器，其特征在于：

所述终端(1，2，3)包括第二电容器(41，42，43，51，52，53)和/或第二电感(31，32，33)，

如果所述终端(2，3)提供至少两个电容器(41，52，43，51，52，53)，则在各个情况下，所述第一开关(40，50)将所述电容器(41，42，43，51，52，53)中的一个电容器选择性地连接到所述第一电感(47，57)，以及

如果所述终端(1)提供至少两个电感(31，32，33)，则在各个情况下，所述第一开关(30)将所述电感(31，32，33)中的一个电感选择性地连接到所述第一电容器(37)。

4.根据权利要求3所述的放大器，其特征在于：

所述终端(3)提供被直接连接到所述隔离端口(12)的第二开关(58)和第三电容器(59)和/或第三电感，

所述第二开关(58)将所述隔离端口选择性地连接到所述第一电感(57)或者所述第一电容器。

5.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于：

所述终端(3)提供所述第二电容器(51，52，53)、所述第二开关(58)和所述第三电容器(59)，

所述第三电容器(59)和所述第二开关(58)被直接连接到所述隔离端口(12)，

所述第一电感(57)被连接到所述第二开关(58)的远离所述隔离端口(12)的端子，

所述第一开关(50)被连接到所述第一电感(57)的远离所述第二开关(58)的端子，以及

所述第一电容器(51，52，53)和所述第二电容器(51，52，53)被连接到所述第一开关(50)的远离所述第一电感(57)的端子。

6.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于：

所述终端提供所述第二电感、所述第二开关和所述第三电感，

所述第三电感和所述第二开关被直接连接到所述隔离端口，

所述第一电容器被连接到所述第二开关的远离所述隔离端口的端子，

所述第一开关被连接到所述第一电容器的远离所述第二开关的端子，以及

所述第一电感和所述第二电感被连接到所述第一开关的远离所述第一电容器的端子。

7.一种放大器，所述放大器具有第一放大器电路(16)、第二放大器电路(17)、混合式耦合器电路(18)和终端(4，5，6，7，8)，

其中，所述混合式耦合器电路(18)提供输出端口(13)和隔离端口(12)，以及

其中，所述终端(4，5，6，7，8)被连接到所述混合式耦合器电路(18)的所述隔离端口(12)，

其特征在于：

所述终端(4，5，6，7，8)包括第一欧姆电阻器(60，70，83，93，104)和第一电容器(61，80，92，101)和/或第一电感(71，82，90，103，106)，以及

所述第一欧姆电阻器(60，70，83，93，104)和所述第一电容器(61，80，92，101)分别串联连接到所述第一电感(71，82，90，103)。

8.根据权利要求7所述的放大器，其特征在于：

所述终端(6)提供所述第一电感(82)、第二电感(85)、所述第一电容器(80)和第二欧姆电阻器(86)，

所述第一电容器(80)和所述第一电感(82)被连接到所述隔离端口(12)，

所述第二电感(85)被连接到所述第一电容器(80)的远离所述隔离端口(12)的端子，

所述第一欧姆电阻器(83)被串联连接到所述第一电感(82)，以及

所述第二欧姆电阻器(86)被串联连接到所述第二电感(85)。

9.根据权利要求7所述的放大器，其特征在于：

所述终端(8)提供所述第一电感(103)、第二电感(106)、所述第一电容器(101)、第二欧姆电阻器(107)和第三欧姆电阻器(100)，

所述第一电容器(101)和所述第一电感(103)被连接到所述第三欧姆电阻器(100)，所述第三欧姆电阻器(100)被连接到所述隔离端口(12)，

所述第二电感(106)被连接到所述第一电容器(101)的远离所述隔离端口(12)的端子，

所述第一欧姆电阻器(104)被串联连接到所述第一电感(103)，

所述第二欧姆电阻器(107)被串联连接到所述第二电感(106)，以及

所述第三欧姆电阻器(100)被串联连接到所述第一电容器(101)。

10.根据权利要求7所述的放大器，其特征在于：

所述终端(7)提供所述第一电感(90)、所述第一电容器(92)、第二电容器(95)和第二欧姆电阻器(96)，

所述第一电容器(92)和所述第一电感(90)被连接到所述隔离端口(12)，

所述第二电容器(95)被连接到所述第一电感(90)的远离所述隔离端口(12)的端子，

所述第一欧姆电阻器(93)被串联连接到所述第一电容器(92)，以及

所述第二欧姆电阻器(96)被串联连接到所述第二电容器(95)。

11.一种放大器，所述放大器具有第一放大器电路(16)、第二放大器电路(17)、第一混合式耦合器电路(18)和终端(9)，

其中，所述第一混合式耦合器电路(18)提供输出端口(13)和隔离端口(12)，以及

其中，所述终端(9)被连接到所述第一混合式耦合器电路(18)的所述隔离端口(12)，

其特征在于：

所述终端(9)提供第二混合式耦合器电路(110)。

12.根据权利要求11所述的放大器，其特征在于：

所述第二混合式耦合器电路(110)在其隔离端口处被第一电容器(111)终止，所述第一电容器(111)尤其是可调电容器，以及

所述第二混合式耦合器电路(110)在一个输出端口处被电容器(113)终止，所述电容器(113)尤其是可调电容器。

13.根据权利要求11或12所述的放大器，其特征在于：

所述第二混合式耦合器电路(110)在输入端子处被电容器(115)终止，所述电容器(115)尤其是可调电容器。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的放大器，其特征在于：

所述第二混合式耦合器电路(110)体现为充当可调移相器。